高中鲁科版 (2019)第1节 科学探究:感应电流的方向练习

课后素养落实(四)　科学探究：感应电流的方向

(建议用时：40分钟)

◎题组一　对楞次定律的理解

1．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反

B．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场的磁通量的变化情况有关

C．楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向

D．楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向

BD　[感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，如果是因磁通量的减小而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；反之，则感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增大，故A项错误，B项正确；楞次定律既可以判定闭合回路中感应电流的方向，也可以判定不闭合回路中感应电动势的方向，C项错误，D项正确。]

2．关于感应电流，下列说法正确的是(　　)

A．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量

B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化

C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反

D．当导体切割磁感线运动时，必须用右手定则确定感应电流的方向

C　[由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，A错误；感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化，B错误；由楞次定律知，如果是因磁通量的减少而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；反之，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，C正确；导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向，也可以由楞次定律确定感应电流的方向，D错误。]

3．(多选)关于右手定则和楞次定律的关系，下列说法正确的是(　　)

A．右手定则和楞次定律都是用来判断感应电流的方向的，本质上没有任何区别，是并列关系

B．右手定则的使用范围是判断闭合回路中的部分导体切割磁感线运动时产生的感应电流的方向

C．楞次定律可以用来判断任何情况下感应电流的方向

D．能用右手定则判断感应电流方向的情况，一定能用楞次定律来判断，能用楞次定律判断感应电流方向的情况，也一定能用右手定则来判断

BC　[右手定则是楞次定律的一个特例，用于判断闭合回路中的部分导体切割磁感线运动时产生的感应电流的方向，与楞次定律的关系是包含关系，选项A、D错误，选项B、C正确。]

◎题组二　楞次定律的应用

4．如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)

A．向右摆动  B．向左摆动  C．静止   D．无法判定

A　[当磁铁靠近铜环时，铜环中磁通量增加，产生感应电流，根据楞次定律，知铜环将受斥力作用远离磁铁向右摆动，A正确。]

5．某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流表的感应电流方向是(　　)

A．a→G→b

B．先a→G→b，后b→G→a

C．b→G→a

D．先b→G→a，后a→G→b

D　[条形磁铁自上而下穿入线圈时，磁场方向向下，由楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场方向向上，再应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即b→G→a。同理可以判断出条形磁铁穿出线圈的过程中，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即a→G→b。故D正确。]

6．如图所示，一根长导线弯成如图中abcd的形状，在导线框中通以直流电，在框的正中间用绝缘的橡皮筋悬挂一个金属环P，环与导线框处于同一竖直平面内，当电流I增大时，下列说法中正确的是(　　)

A．金属环P中产生顺时针方向的电流

B．橡皮筋的长度增大

C．橡皮筋的长度不变

D．橡皮筋的长度减小

B　[导线框中的电流产生的磁场垂直于纸面向里，当电流I增大时，金属环P中的磁通量增大，由楞次定律和安培定则可知金属环P中产生逆时针方向的感应电流，故A项错误；根据对称性及左手定则可知金属环P所受安培力的合力方向向下，并且随电流I的增大而增大，所以橡皮筋会被拉长，故B项正确，C、D项错误。]

◎题组三　右手定则的应用

7．闭合电路的一部分导体在磁场中因切割磁感线而产生了感应电流，在如图所示的图中，B、v、I方向均正确的是(　　)

A　　　　　　　　B

C　　　　　　　　D

D　[A、C两项中不产生感应电流，A、C错误；由右手定则可知B中的感应电流方向应向外，B错误；只有选项D正确。]

8．(多选)在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2，则(　　)

A．若飞机从西往东飞，U1比U2高

B．若飞机从东往西飞，U2比U1高

C．若飞机从南往北飞，U1比U2高

D．若飞机从北往南飞，U2比U1高

AC　[我国地处北半球，地磁场有竖直向下的分量，用右手定则判断无论机翼向哪个水平方向切割磁感线，机翼中均产生自右向左的感应电动势，左侧电势高于右侧。故AC正确。]

9．重为G的线圈系在一个弹簧测力计上，其下方有一通电导线，如图甲所示，导线所通过的电流如图乙所示，它们均在同一平面内，求下列不同时刻弹簧测力计的示数与G的关系。

甲　　　　　　　　　　乙

(1)在t1时刻；(2)在t2时刻；　 (3)在t3时刻。

[解析]　(1)在t1时刻穿过线圈的磁通量增加，线圈产生感应电流，由楞次定律和左手定则知，弹簧测力计的示数小于G；

(2)在t2时刻穿过线圈的磁通量不变，线圈不产生感应电流，由力的平衡知，弹簧测力计的示数等于G；

(3)在t3时刻穿过线圈的磁通量减少，线圈产生感应电流，由楞次定律和左手定则知，弹簧测力计的示数大于G。

[答案]　(1)小于G　(2)等于G　(3)大于G

1．(多选)如图所示，导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体棒AB向左移动时(　　)

A．AB中感应电流的方向为A到B

B．AB中感应电流的方向为B到A

C．CD向左移动

D．CD向右移动

AD　[由右手定则可判断AB中感应电流方向为A到B，从而CD中电流方向为C到D。导体CD所受安培力方向由左手定则判断知向右，所以CD向右移动。故选AD。]

2．(多选)如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)

A．P、Q将相互靠拢

B．P、Q将相互远离

C．磁铁的加速度仍为g

D．磁铁的加速度小于g

AD　[当磁铁向下运动时，闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律可判断出P、Q将相互靠拢，故A正确，B错误；磁铁受向上的斥力，故磁铁的加速度小于g，所以C错误，D正确。]

3．如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向同大小的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程中，线框中感应电流方向是怎样的？

[解析]　如图所示，线框在两电流中线OO′的右侧时，穿过线框的合磁通量垂直纸面向外，线框左移，磁通量变小，为阻碍这个方向的磁通量减小，感应电流的磁场方向也垂直纸面向外，所以感应电流的方向就是abcd。当线框跨越两电流中线OO′后，线框的合磁通量由垂直纸面向外变为垂直纸面向里，且合磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即垂直纸面向外，所以感应电流的方向还是abcd。

[答案]　始终是abcd

4．将矩形线圈垂直于磁场方向放在匀强磁场中，如图所示。求：

(1)将线圈上下平移时，感应电流的方向。

(2)将线圈前后平移时，感应电流的方向。

(3)以AF为轴转动时(小于90°)，感应电流方向。

(4)以AC为轴转动时(小于90°)，感应电流方向。

(5)沿任意方向移出磁场时，感应电流方向。

[解析]　根据楞次定律的内容，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。上下、前后平移线圈时，磁通量不发生变化，没有感应电流产生；分别以AF、AC为轴转动时，磁通量减小，产生感应电流的方向都为A－F－D－C－A；沿任意方向移出磁场时，原磁通量减小，感应电流的方向为A－F－D－C－A。

[答案]　(1)没有感应电流产生　(2)没有感应电流产生

(3)AFDCA　(4)AFDCA　(5)AFDCA